一、高溫電線電纜的主要特點
耐熱和高溫電線電纜一般是由兩種需求決定的。第一種是電線電纜環(huán)境溫度較高,電纜在長期在高溫下能夠正常傳輸信號或電能;另一種是電力傳輸電纜,主要是增加截流能力為主要目的。
高溫環(huán)境下工作的電纜。普通電纜在高溫時易產(chǎn)生絕緣老化和焦燒現(xiàn)象,使用電纜失去性能,受破壞而不能使用。高溫電纜在額定高溫下能夠正常穩(wěn)定地工作,信號或電能傳輸性能不受影響,還能保證電纜具有較長的使用壽命。這類功能電纜是高溫電纜***常見***多的一種,使用特性也***易于理解的。
增載型高溫電纜,主要是為了保證載流的前題下減小電纜外徑和重量,向輕量化發(fā)展的。一般來說,電纜的工作溫度越高, 同樣截面的電纜通過的載流量越大。象飛機和汽車等場合,減輕重量的意義相當大,利用高溫電纜大大減少了截面。工作溫度從90℃升到155℃,則載流能力上升50%,同樣載流量下,電纜重量要減輕一半,成本也有所降低。當然高截流的同時,大多數(shù)絕緣材料的電能損耗也會有所增加。
二、耐熱型電線電纜
耐熱型電線電纜分:耐熱材料和普通材料的耐熱改性兩種。
(一)耐熱材料的電線電纜
耐熱材料的電線電纜是絕緣和護套材料本體樹脂具有耐熱性能,主要品種有:聚氨脂(可達155℃級)、聚脂(可達135℃)、聚偏氟乙烯(150℃)和尼龍(可達115℃)的絕緣或護套材料。常用于通信、汽車、電機、建筑等行業(yè)。
(二)普通電纜材料通過各種方式的改性而達到耐熱性:
1、橡膠材料的耐熱改性
橡膠材料因其耐熱性差,因而提高工作溫度的余度較小,普通橡膠填加較多熱穩(wěn)定劑和經(jīng)交聯(lián)處理才能達到90℃,因而不能稱為耐熱電纜,如丁苯橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯等。主要應用于橡膠絕緣移動用軟電線、橡膠絕緣軟電力電纜和控制電纜等。
但三元乙丙橡膠可經(jīng)改性,使耐溫等級提高到135℃,加上具有較好的絕緣性能,因而在橡膠方面具有較好的發(fā)展前景。
2、聚氯乙烯電纜的改性
普通聚氯乙烯電纜的工作溫度為70℃,聚氯乙烯電纜料的高可混性,使其改性成為可能,多量的熱穩(wěn)定劑的使用,可便PVC 的耐熱從70℃上升到90℃或105℃,因而大大擴大了PVC 這種老式材料的適用性,也許這就是PVC 電纜長盛不衰的原因之一吧?90℃PVC 電纜料常用于交聯(lián)聚乙烯電纜護套,主要用于電力、控制和電氣裝備線纜,由于PVC 的改性,使本可淘汰的PVC 電纜料在護套的使用上將會延續(xù)相當長的時間。聚氯乙烯丁腈復合物的主要成分是PVC,因而與聚氯乙烯丁腈復合物電纜與PVC 絕緣電纜具有相同的改性性能。
3、聚乙烯電纜的改性
聚乙烯材料的塑性較好,但可填充性較差,因而不能填加熱穩(wěn)定劑方法提高耐熱溫度。聚乙烯電纜可通過DCP 干法化學交聯(lián)和硅烷溫水交聯(lián)將工作溫度提高到90℃,前者用于中高壓電力電纜,后者用于低壓電纜。但另一種交聯(lián)方式——輻照交聯(lián)改性,則可將聚烯烴(主要是聚乙烯)的工作溫度大幅度提高,經(jīng)輻照的絕緣料可按條件不同,耐溫可達到105℃、125℃、135℃、150℃,國外則有能提高到180℃。主要是通過高能電子轉化成穩(wěn)定的鍵能,使其分子結構對熱穩(wěn)定性加強, 同時配以適當?shù)臒岱€(wěn)定劑,根據(jù)能級大小和熱穩(wěn)定劑的效能,分為不同耐熱等級。
耐熱電纜是中等溫度的電纜,具有一定耐熱性,能適應一定溫度環(huán)境。而應用***多的是,在電力傳輸電纜中,在能夠保證絕緣性能的同時,增加電纜載流能力,減少電纜重量和截面,意義重大。
三、高溫和超高溫電線電纜
高溫電纜分:有機高分子材料高溫電纜和無機材料超高溫電纜。
(一)有機高分子材料高溫電纜主要是氟塑料和硅橡膠電纜
1、氟塑料絕緣電線電纜
氟塑料是塑料的一個重要品類,通常人們認識氟塑料是從接觸塑料王--聚四氟乙烯(PTFE)開始的。其實聚四氟乙烯只是產(chǎn)量和用量***大的氟塑料品種,電線電纜常用的氟塑料是:聚全氟乙丙烯(FEP,俗稱F46)、聚四氟乙烯(PTFE)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE,俗稱F40)、聚偏氟乙烯(PVDF)等。
耐熱、高溫和超高溫電線電纜的特性和用途
氟塑料電纜主要有:高溫通訊電纜、耐高溫引按線和安裝線、高溫補償導線和工業(yè)用耐高溫電力和控制信號電纜,原子反應堆用耐輻射電纜和機車車輛用電線等。
2、硅橡膠絕緣電線電纜
硅橡膠主要是以硅元素代替碳元素形成的高分子材料,硅橡膠具有較好的耐熱性能。電線電纜常用硅橡膠為甲基乙烯硅橡膠,工作溫度范圍是-60℃~180℃。
硅橡膠具有較好的彎曲性能和低溫性能,不易損壞和開裂,這些性能是一般高溫電纜不具有的,因而硅橡膠電纜具有較寬的應用范圍,已是高溫電纜的一個亮點。
硅橡膠電纜在高溫移動電纜、軟電力電纜、電機引接線、低溫環(huán)境高溫運行場所。
(二)無機材料超高溫電纜
無機材料因不具有可擠塑等優(yōu)良加工性能,因而加工形成電纜絕緣較為困難,附著性和均勻性較差,而且絕緣性能比高分子材料要低,但優(yōu)異的高溫性能,能夠滿足特種高溫行業(yè)的需求。
1、礦物絕緣防火電纜
產(chǎn)品結構為銅芯銅護套氧化鎂絕緣電纜,主要是電力電纜、控制電纜、加熱電纜和布電線。常規(guī)工作溫度是250℃,但實際工作溫度可更高,因為氧化鎂的熔點是2852℃,遠高于銅的熔點(1083℃),電纜經(jīng)火災后仍可重復安全使用。
本電纜生產(chǎn)是氧化鎂定型瓷柱穿于銅導體外,銅導體與外套銅管同時拉撥退火而形成,氧化鎂瓷柱經(jīng)壓碎均勻形成電纜絕緣,礦物絕緣防火電纜生產(chǎn)長度受到一定限制,大規(guī)格則更短。
礦物絕緣防火電纜的生產(chǎn)過程如下:
耐熱、高溫和超高溫電線電纜的特性和用途
礦物絕緣防火電纜具有耐高溫、防火、防爆、防水、耐輻射、耐腐蝕性強、機械強度高、具有良好的接地性能、體積小、壽命長、載流量大、過載能力強等特點。
礦物絕緣電纜的絕緣使用氧化鎂,優(yōu)點是熔點高(2852℃),但缺點是介電常數(shù)大(9.8),易吸潮,而且在高溫時的電阻比二氧化硅低1-2 個數(shù)量級,所以不適合作為信號電纜的絕緣介質(zhì)。而且該生產(chǎn)方法不能實現(xiàn)電性能指標的準確控制,所以在要求高的信號傳輸場合中,特別是微波傳輸,二氧化硅電纜是***一可用的無機絕緣電纜。而氧化鎂絕緣電纜一般用在傳輸電能的場合中。
二氧化硅超高溫電纜因為使用了耐高溫的不銹鋼護套,而且內(nèi)導體使用27%的鎳包銅合金,甚至使用純鎳線為導體(熔點為1455℃),特殊高溫二氧化硅(熔點為1723℃),所以使用溫度可以達到1000℃,甚至到1300℃,短時間的耐溫可以更高。
2、無機包制絕緣超高溫電纜
無機絕緣包制絕緣電纜一般采用無機包帶和絲,采用電纜采用工藝加工而成。耐火包帶作為耐高溫材料,在800℃時仍能正常保持絕緣性能,因而是耐高溫電纜的主要材料之一;無堿玻璃絲為無機硅材料,具有一定絕緣性,熔化溫度為600℃以上,采用編織工藝加工,也作為加強件;以上兩種材料不能形成密封性和緊密的絕緣,因而通過涂無機固化漆、硅微粉和硼砂等,才能形成絕緣體。在無機材料中,耐高溫的材料較多,但可加工性和成形性較差,按以上方法形成電纜絕緣也易于損壞,根據(jù)選取材料不同可制成工作溫度500℃、800℃,甚至于1000℃的電纜,除此之外導體應選用鍍鎳銅導體或相匹配的耐高溫合金導體。對于信號電纜來說,使用上面的纏繞方法是一種不可靠的絕緣層,特別是有各種添加劑時,所以目前沒有這種生產(chǎn)方式的無機絕緣信號電纜。
超高溫電纜常應用于航空航天、軍工、加熱爐、化學反應釜、核電站核島內(nèi)和鋼鐵等行業(yè)。